JP2010055912A - プラズマディスプレイパネル - Google Patents

Abstract

【課題】初期の輝度が高く、且つその経時劣化も大幅に抑制することが可能なＰＤＰを提供することを目的とする。
【解決手段】誘電体層７に覆われた電極６を有する前面板１と、可視発光する第１蛍光体層１３を備えた背面板２とを、間に放電空間１４を形成するように隔壁１２を隔てて対向配置したプラズマディスプレイパネルであって、前面板１は、保護層８で覆われ、且つ、放電空間１４を介して対峙した前記第１蛍光体層１３と同色に可視発光する第２蛍光体層１５を有することを特徴とするプラズマディスプレイパネルである。
【選択図】図１

Description

本発明は、表示デバイスなどに用いるプラズマディスプレイパネルに関する。

プラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰと呼ぶ）は、基本的には、前面板と背面板とで構成されている。前面板は、ガラス基板と、その一方の主面上に形成されたストライプ状の透明電極とバス電極とで構成される表示電極と、この表示電極を覆ってコンデンサとしての働きをする誘電体層と、この誘電体層上に形成されたＭｇＯからなる保護層とで構成されている。

ガラス基板としては大面積化が容易で平坦性に優れたフロート法により製造されたガラス基板を用いている。表示電極は、薄膜プロセスにより形成した透明電極上に導電性を確保するためにＡｇ材料を含むペーストを所定のパターンで形成し、その後、焼成することによりバス電極を形成している。そして透明電極とバス電極とにより構成された表示電極を覆うように誘電体ペーストを塗布し焼成することにより誘電体層を形成している。最後に誘電体層上にＭｇＯからなる保護層を薄膜プロセスを用いて形成している。

一方、背面板は、ガラス基板と、その一方の主面上に形成されたストライプ状のアドレス電極と、アドレス電極を覆う誘電体層と、誘電体層上に形成された隔壁と、各隔壁間に形成された赤色、緑色および青色それぞれに発光する蛍光体層とで構成されている。

前面板と背面板とはその電極形成面側を対向させて気密封着され、隔壁によって仕切られた放電空間に少なくともＸｅを含む放電ガスが４００Ｔｏｒｒ〜６００Ｔｏｒｒの圧力で封入されている。ＰＤＰは、表示電極に映像信号電圧を選択的に印加することによって放電させ、基本的にＸｅガスから放電によって発生した紫外線１４７ｎｍ（共鳴線）、１７２ｎｍ（分子線）が各色蛍光体層を励起して赤色、緑色、青色の発光をさせてカラー画像表示を実現している。また、このようなＰＤＰを表示させるには、１フレームの画像を複数のサブフィールド（ＳＦ）に分割することによって階調表現をする方式が用いられている。この方式では、放電を制御するため１ＳＦを初期化期間、アドレス期間、維持期間、消去期間に分割している。

ここで近年、ハイビジョンをはじめとする高精細、高階調でしかも低消費電力の画像表示装置に対する期待が高まっている。特に、近年期待されているフルスペックの４２インチクラスのハイビジョンテレビでは、画素数が１９２０×１１２５で、セルピッチは０．１５ｍｍ×０．４８ｍｍと小さくなっている。このような高精細のＰＤＰにおいては、輝度と効率の低下が特に顕在化するという課題が発生する。

そこで、ＰＤＰ内の放電ガス中のＸｅ濃度を高めたり、井桁状の隔壁を使用したりすることで輝度と効率の向上を図る施策が取られている。しかし、高輝度化のためにＰＤＰ内の放電ガス中のＸｅ濃度を高める場合や、井桁状の隔壁を使用する場合には、駆動電圧が大幅に上昇しアドレス放電がより不安定になり、高品質の画像が得られないという課題が発生する。また、Ｘｅ濃度を高めると、Ｘｅイオンの量も増大し、ＭｇＯがスパッタされやすくなり保護層の寿命が短くなるという課題も発生する。

そこで、前面板の保護層上に蛍光体層を設け、放電空間を囲むところの蛍光体塗布面積を増やすことで輝度・発光効率を向上する技術が公開されている（特許文献１参照）。
特開平１１−２１３８９号公報

しかしながら、上述したような従来技術においては、品質・信頼性という観点から、大きく３つの課題があった。まず第１には蛍光体層が放電近傍に晒されているため、初期の輝度は高いのだがパネル点灯による蛍光体へのイオン衝撃ならびに紫外線照射が強いため輝度劣化が大きいという課題。第２に、蛍光体が放電によるイオン衝撃によりスパッタされたときに発生するイオンが、放電の陰極電極としての役割を担う保護層に付着し、保護層の本来の重要機能である電子放出特性を大幅に劣化させてしまい放電特性が悪化し、画像の表示品位を低下させてしまうという課題。そして、第３には、前面板と背面板を封着する際、前・背面板の位置あわせが必要であるが、前面板の最表面に第２蛍光体層が形成されているため、前面板と背面板の位置をあわせて封止する際に、第２蛍光体層が隔壁と擦れることを回避することは非常に困難であり、擦れた際に第２蛍光体層が一部飛散し、隣接する異色の画素に混入、パネル点灯時に混色が発生して画質劣化を招く課題である。特に、３つ目の混色の課題はＰＤＰを量産するという観点からは致命的な課題であった。

本発明はこのような現状に鑑みなされたもので、初期の輝度が高く、且つその経時劣化も大幅に抑制することが可能なＰＤＰを提供することを目的とする。

上記目的を実現するために本発明のプラズマディスプレイパネルは、誘電体層に覆われた電極を有する前面板と、可視発光する第１蛍光体層を備えた背面板とを、間に放電空間を形成するように隔壁を隔てて対向配置したプラズマディスプレイパネルであって、前面板は、保護層で覆われ、且つ、放電空間を介して対峙した前記第１蛍光体層と同色に可視発光する第２蛍光体層を有することを特徴とするものである。

本発明によれば、初期の輝度が高く、且つその経時劣化も大幅に抑制することが可能なＰＤＰを提供することができる。

以下、本発明の一実施の形態によるＰＤＰについて、図面を用いて説明する。

図１は本発明の一実施の形態によるＰＤＰの概略構成を示す断面斜視図である。また、図２は図１におけるＡ−Ａ線断面図である。

図１に示すように、ＰＤＰは放電空間１４が形成されるように互いに対向配置した前面板１と背面板２とにより構成される。

前面板１は、前面ガラス基板３の面上に、ストライプ状の走査電極４と維持電極５とを面放電ギャップを挟んで配列し表示電極６を形成している。走査電極４および維持電極５は、酸化インジウム（ＩＴＯ）や酸化スズ（ＳｎＯ₂）などの透明導電性材料によって形成された透明電極４ａ、５ａと、その上に形成された、透明電極４ａ、５ａよりも幅が狭く導電性に優れたバス電極４ｂ、５ｂとで構成されている。バス電極４ｂ、５ｂは、例えば銀（Ａｇ）厚膜（厚み：２μｍ〜１０μｍ）、アルミニウム（Ａｌ）薄膜（厚み：０．１μｍ〜１μｍ）またはクロム／銅／クロム（Ｃｒ／Ｃｕ／Ｃｒ）積層薄膜（厚み：０．１μｍ〜１μｍ）などをスクリーン印刷法やフォトリソ法などによりパターンニングして形成している。

そして、表示電極６を形成した前面ガラス基板３上に、表示電極６を覆うように、例えば、ＰｂＯ−ＳｉＯ₂−Ｂ₂Ｏ₃−ＺｎＯ−ＢａＯ系のガラス組成を有する誘電体ガラス材料からなる誘電体層７が形成され、さらに誘電体層７上のストライプ状に、スクリーン印刷法などにより、たとえば、（Ｙ、Ｇｄ）ＢＯ₃：Ｅｕからなる赤色の第２蛍光体層１５Ｒ、Ｚｎ₂ＳｉＯ₄：Ｍｎや（Ｙ、Ｇｄ）ＢＯ₃：Ｔｂからなる緑色の第２蛍光体層１５Ｇ、およびＢａＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕからなる青色の第２蛍光体層１５Ｂの、Ｒ、Ｇ、Ｂからなる第２蛍光体層１５を形成する。そして、この第２蛍光体層１５を覆うように保護層８が形成されている。

保護層８としては、例えば、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）などが真空蒸着法やイオンプレーティングによって形成されている。ここで、保護層８の厚みとしては１μｍ程度の薄膜であり、その下の第２蛍光体層１５は一般的には、１μｍ程度の粒子からなる膜であるため、第２蛍光体層１５の蛍光体粒子が部分的に放電空間側に突出している場合もあるが、少なくとも約５０％以上、第２蛍光体層１５が保護層８で被覆されていると、本発明の効果を得ることができることを確認している。

次に、背面板２について説明する。背面板２は、背面ガラス基板９の面上に、複数のアドレス電極１０がストライプ状に形成されている。さらにアドレス電極１０を覆うように誘電体層１１が形成されている。誘電体層１１上には、例えばストライプ状の隔壁１２がアドレス電極１０の間に位置するように配設されている。隔壁１２と誘電体層１１とで形成されるストライプ状の凹部には、第２蛍光体層と同様に、例えば、（Ｙ、Ｇｄ）ＢＯ₃：Ｅｕからなる赤色の第１蛍光体層１３Ｒ、Ｚｎ₂ＳｉＯ₄：Ｍｎや（Ｙ、Ｇｄ）ＢＯ₃：Ｔｂからなる緑色の第１蛍光体層１３Ｇ、およびＢａＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕからなる青色の第１蛍光体層１３Ｂが、例えばセルピッチ０．１６ｍｍ（４２インチのＨＤ−ＴＶの場合）で規則的に配置されて、第１蛍光体層を形成している。

このような構成の前面板１と背面板２とを、封着工程において、図１に示すように、アドレス電極１０と表示電極６とが交差し、且つ、第１蛍光体層１３と対峙する第２蛍光体層１５の蛍光体の発光色が一致するように対向配置することで、隔壁１２および各色蛍光体層１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂで構成されたストライプ状凹部と保護層８とで囲まれた放電空間１４を形成し、前面板１および背面板２の外周縁部に形成した封着ガラス（図示せず）を４００℃〜５００℃で加熱溶融させて封止する。

そしてその後、キセノン（Ｘｅ）ガスを含む放電ガスを、封入するキセノンの濃度に応じて放電電圧を調整するために２００Ｔｏｒｒ〜６００Ｔｏｒｒ程度の圧力で充填封入し排気管（図示せず）を封止する。

その後、表示電極６に、例えば電圧１９５Ｖ、周波数４５ｋＨｚの交番電界を印加して放電させて２時間程度エージングする。

以上によりＰＤＰが完成する。

ここで、Ｘｅ濃度１０％、４５０Ｔｏｒｒにて試作したＰＤＰの輝度の結果を示す。

表１において、パネル構造がＴＹＰＥ１というのは、図３に概略構成を断面斜視図で、また図４には図３におけるＡ−Ａ線断面図を示すように、前面板１が第２蛍光体層を備えない従来のＰＤＰである。また、パネル構造がＴＹＰＥ２というのは、図５に概略構成を断面斜視図で、また図６には図５におけるＡ−Ａ線断面図を示すように、保護層８上に第２蛍光体層１５１を備えたＰＤＰである。そしてパネル構造がＴＹＰＥ３というのが、上述した本発明の一実施の形態によるＰＤＰである。

またそれぞれのＴＹＰＥのパネル構造に対し、保護層８として、後述するように、異なる２種類のＭｇＯ蒸着膜（ＭｇＯ条件ＡおよびＢ）を用いたパネルを作製した。すなわち、ＴＹＰＥ１のパネル構造に対してはパネル（１）および（２）、ＴＹＰＥ２のパネル構造に対してはパネル（３）および（４）、ＴＹＰＥ３のパネル構造に対してはパネル（５）および（６）、である。

そして、パネル（１）（ＴＹＰＥ１）を基準（１００）とし、パネル（２）〜パネル（６）それぞれに対し、パネル輝度に関しての評価を行った結果が表１に示されている。

第２蛍光体層１５、１５１を形成していないパネル（ＴＹＰＥ１）に比べ、第２蛍光体層１５、１５１を形成しているＴＹＰＥ２、ＴＹＰＥ３のパネルの方が大きく白輝度が上昇していることが判る。

これは、蛍光体塗布面積が向上したことも寄与していると思われるが、主には、「信学技報 ＥＩＤ９９−８７ Ｐ．７７−８２」に記載されているようなＸｅガスの共鳴紫外線１４７ｎｍ発光の閉じ込め効果が寄与していると考えられる。

図７に模式的に断面図で示すように、保護層８付近で発生させた共鳴紫外線は、Ｘｅガスによる自己吸収による光閉じ込め効果により、背面板２側に届く紫外線量は５０％以下に減衰してしまっている。そのため、共鳴紫外線を効率的に利用するには、ＴＹＰＥ２、ＴＹＰＥ３のように、共鳴紫外線の発生近傍に第２蛍光体層１５、１５１を設けることが非常に有効な手段であるものと考えられる。

また、保護層８で覆われた第２蛍光体層１５であっても発光は確認でき、保護増８であるＭｇＯ膜は共鳴紫外線を実用的なレベルで透過するという知見を得ることができた。

ここで表１に示す結果より、保護層８であるＭｇＯ膜により第２蛍光体層を被覆することで、共鳴紫外線をある程度減衰させてしまうデメリット以上に、高輝度化することが可能であることが判った。これは保護層８の下に第２蛍光体層１５を形成することにより、共鳴紫外線を発生させる放電に最も近い、表示電極６上にも蛍光体材料を塗布させることができるため、より共鳴紫外線を効率よく利用することが可能になったためであると考えられる。

また、各パネル構造につき、異なる２種類のＭｇＯ膜（ＭｇＯ条件Ａ、Ｂ）で評価をした結果、赤、緑の輝度はほぼ同等で変化がないのに対し、青の輝度に関してのみ差が生じることが判明した。

ここでこの２種類のＭｇＯ膜それぞれに対しカソード・ルミネッセンス（ＣＬ）を評価したところ、図８に示すように３９０ｎｍ付近での発光強度が大きく異なることが判明した。また、青の蛍光体に使用しているＢａＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕは、「蛍光体ハンドブック オーム社 Ｐ．３３３」に示されているように４００ｎｍ近辺の光でも蛍光体を励起できるのに対し、赤、緑の蛍光体の励起には概ね３００ｎｍ以下の光源が必要であることが判っている。すなわち、条件ＡのＭｇＯ膜について、青の輝度が増加する結果を得たが、これは放電中にも発生していると考えられる３９０ｎｍ近傍のＭｇＯ膜からのルミネッセンスが青の蛍光体を励起できていることが原因と考えられる。

以上より、使用するＭｇＯ膜としては、４００ｎｍ以下（３ｅＶ以上）のルミネッセンスを発生する膜が好ましく、さらに好ましくは、３９０ｎｍ近傍の発光ピークが５７０ｎｍ近傍の発光ピークより１０倍程度以上の強度を有するＭｇＯ膜が好適である。

ここで、青色蛍光体材料は他の色の蛍光体材料に比較し、発光効率が特に低く、輝度が低い傾向にあった。そのため、本発明による青色の輝度上昇効果は、ＰＤＰにおいて非常に有効といえる。

なお、少なくとも３ｅＶのルミネッセンスを有するには、少なくとも３ｅＶ以上のバンドギャップを有する保護層であることが必要といえる。

また、上述した本発明の一実施の形態によるＰＤＰにおいては、赤、緑、青のいずれにも第２蛍光体層１５を形成したが、発光バランスを考慮して、第２蛍光体層１５として設ける蛍光体の色を選択してもいい。現在、ＰＤＰにおいては青の蛍光体の輝度が他の色の蛍光体に比べ、低い傾向にある。したがって、赤、緑、青の蛍光体の輝度バランスをとるには、青の第２蛍光体層１５Ｂのみ形成するという構造も有効である。

また、ＭｇＯ条件が同一（Ｂ）でパネル構造が異なる、パネル（２）（ＴＹＰＥ１）、パネル（４）（ＴＹＰＥ２）、パネル（６）（ＴＹＰＥ３）に関して、パネル点灯時間と輝度劣化推移との関係を、各パネルのそれぞれの初期輝度を１００として評価した。その結果を図９に示す。

パネル（４）（ＴＹＰＥ２）は前述したように初期輝度は高いのであるが、図９からわかるように、輝度劣化がパネル（２）（ＴＹＰＥ１）に比べて大きい。これは第２蛍光体層が放電空間に晒されており、放電によるイオン衝撃と紫外線照射が強いために、輝度劣化が加速しやすくなっていると考えられる。それに対し、本発明の一実施の形態であるパネル（６）（ＴＹＰＥ３）は、前述のとおり初期輝度も高く、且つ、図９からもわかるように、輝度劣化も大幅に抑制できることが判明した。これは、輝度上昇に大きく影響している第２蛍光体層１５が少なくとも保護層８の下にあり、放電から保護されていることによるものと考えられる。すなわち本発明は、高輝度化と耐輝度劣化性能とを共に大きく向上させることが可能な技術であるといえる。

また、輝度特性以外でも、製造上の利点として、ＰＤＰはその製造の過程において、前面板と背面板とを貼り合わせる際に隔壁と前面板が接触するため、保護膜８で第２蛍光体層１５を覆った構造であると、接触の際に第２蛍光体層が剥がれてしまって混色となってしまうという問題の発生を抑制できるということを挙げることができる。

なお、上述した本発明の一実施の形態によるＰＤＰにおいては、第１蛍光体層１３と第２蛍光体層１５において、赤、緑、青に発光する同じ蛍光体材料を用いたが、同色系統の発光をする蛍光体材料であっても、第１蛍光体層１３と第２蛍光体層１５とで、材料、粒径を変えたもので組み合わせたりすることも可能であり、このようなことにより、同一の蛍光体材料を用いるより適切な色度補正設計が可能となるという効果を得ることができる場合もある。

以上のように、本発明の一実施の形態のＰＤＰによれば、初期の輝度が高く、且つその経時劣化も大幅に抑制することが可能で、さらには製造時の混色を抑制することができるＰＤＰを提供することができる。

以上のように本発明は、大画面、高精細のプラズマディスプレイ装置を提供する上で有用な発明である。

本発明の一実施の形態によるＰＤＰの概略構成を示す断面斜視図 図１におけるＡ−Ａ線断面図 従来のＰＤＰの概略構成を示す断面斜視図 図３におけるＡ−Ａ線断面図 保護層上に第２蛍光体層を備えたＰＤＰの概略構成を示す断面斜視図 図５におけるＡ−Ａ線断面図 ＰＤＰでの放電の概念を模式的に示す図 ＭｇＯ膜のカソード・ルミネッセンス評価結果を示す図 パネル点灯時間と輝度劣化推移との関係を示す図

符号の説明

１ 前面板
２ 背面板
３ 前面ガラス基板
４ 走査電極
４ａ、５ａ 透明電極
４ｂ、５ｂ バス電極
５ 維持電極
６ 表示電極
７、１１ 誘電体層
８ 保護層
９ 背面ガラス基板
１０ アドレス電極
１２ 隔壁
１３ 第１蛍光体層
１３Ｒ 赤色の第１蛍光体層
１３Ｇ 緑色の第１蛍光体層
１３Ｂ 青色の第１蛍光体層
１４ 放電空間
１５ 第２蛍光体層
１５Ｒ 赤色の第２蛍光体層
１５Ｇ 緑色の第２蛍光体層
１５Ｂ 青色の第２蛍光体層

Claims (7)

1. 誘電体層に覆われた電極を有する前面板と、可視発光する第１蛍光体層を備えた背面板とを、間に放電空間を形成するように隔壁を隔てて対向配置したプラズマディスプレイパネルであって、
   前面板は、保護層で覆われ、且つ、放電空間を介して対峙した前記第１蛍光体層と同色に可視発光する第２蛍光体層を有することを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
2. 第２蛍光体層が、前面板が有する誘電体層と、この誘電体層を覆うように形成された保護層との間に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のプラズマディスプレイパネル。
3. 第２蛍光体層が、少なくとも青色発光する蛍光体層を含むことを特徴とする請求項１または２に記載のプラズマディスプレイパネル。
4. 保護層が、酸化物または窒化物であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のプラズマディスプレイパネル。
5. 保護層が、その主成分がバンドギャップ３ｅＶ以上の材料であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のプラズマディスプレイパネル。
6. 保護層が、４００ｎｍ以下にカソード・ルミネッセンス発光を有するものであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のプラズマディスプレイパネル。
7. 保護層が、その主成分が酸化マグネシウムからなることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のプラズマディスプレイパネル。

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